ARM開發(fā)步步深入之定時加速

　　實驗目的：通過使用MPLL提高系統(tǒng)時鐘，啟動定時器產(chǎn)生中斷來點亮LED燈，啟動Watchdog定時器，如果程序跑飛，借助Watchdog重新運行程序，借此掌握S3C2410的時鐘管理、PWM及看門狗定時器。

　　實驗環(huán)境及說明：恒頤S3C2410開發(fā)板H2410。

　　實 驗思路：開發(fā)板上電啟動后，自動將NandFlash開始的4K數(shù)據(jù)復制到SRAM中，然后跳轉(zhuǎn)到0地址開始執(zhí)行。然后來設置MPLL來改變FCLK、 HCLK、PCLK的值，初始化存儲控制器來使用SDRAM。初始化LED燈管腳、定時中斷控制器和看門狗，使能定時中斷控制器和看門狗。之后進入 main函數(shù)死循環(huán)等待中斷的發(fā)生，每隔設定的時間觸發(fā)定時中斷，調(diào)用定時中斷處理函數(shù)點亮/熄滅LED燈。若程序跑飛，觸發(fā)看門狗重啟。

　　知識掌握：系統(tǒng)時鐘、PWM定時器和Watchdog定時器

　　一、系統(tǒng)時鐘：S3C2410的時鐘控制邏輯為整個芯片提供了三種時鐘。

　　★FCLK 用于CPU核;HCLK用于AHB總線上設備---CPU核、存儲器控制器、中斷控制器、LCD控制器、DMA和USB主機模塊;PCLK用于APB總線 上設備---Watchdog、IIS、I2C、PWM定時器、MMC接口、ADC、UART、GPIO、RTC和SPI。

　　★AHB(Advanced High performance Bus)---主要用于高性能模塊間的連接;APB(Advanced Peripheral Bus)---主要用于低帶寬的周邊外設之間的連接。

　　★ 開發(fā)板時鐘頻率為12MHz，主要是為了降低電磁干擾和板間布線要求，需要通過PLL提高系統(tǒng)時鐘。S3C2410包括MPLL(用于FCLK、 HCLK、PLCK)和UPLL(用于USB設備)，他們的設置方法類似。開發(fā)板上電→FCLK=Fin(外部輸入時鐘)→設置MPLL相關(guān)寄存器→等待 (Lock Time：長短由寄存器LOCKTIME設定)→MPLL輸出穩(wěn)定，CPU工作在新的時鐘FCLK下。

　　★設置MPLL需要設置下面幾個重要寄存器：

　　●LOCKTIME寄存器(LOCK TIME COUNT)用于設置lock time的長度，初始值0x00FFFFFF。

　　●MPLLCON(Main PLL Control)寄存器用于設置FCLK與Fin的倍數(shù)，初始值0x0005C080。

　　●CLKDIVN(CLOCK DIVIDER CONTROL)寄存器用于設置FCLK、HCLK、PCLK三者的比例。

　　二、PWM(pulse width modulation)定時器

　　★S3C2410共有5個16位的定時器，其中定時器0、1、2、3有PWM功能，因為它們都有一個輸出引腳，可以通過定時器來控制引腳周期性的高、低電平變化;定時器4木有輸出引腳就不有PWM功能了。

　　★PLCK 是定時部件的時鐘源，先通過2個8位預分頻器(定時器0、1共用第一個定時器，2、3、4共用第二個)，輸出進入第二級分頻(輸出2/4/8/16分頻或 者外部時鐘TCLK0/TCLK1)。這兩次預分頻都是通過設置TCFG0寄存器完成的。每個定時器工作在哪種頻率下可以通過TCFG1寄存器來選擇的。

　　★定時器的使用主要涉及以下寄存器：

　　●TCFG0寄存器：位[7:0]，位[15:8]分別用于控制預分頻器0，1;它們的值為0~255。經(jīng)過分頻器出來的時鐘頻率：PLCK/(TCFG0[7:0]+1或TCFG0[15:8]+1)。

　　'700')this.width='700';if(this.offsetHeight>'700')this.height='700';" src="http://www.arm79.com/attachment/Mon_1005/94_67_154d167be4af4a1.jpg" onclick="if(this.width>=700) window.open('http://www.arm79.com/attachment/Mon_1005/94_67_154d167be4af4a1.jpg');" border="0" width="700">

　　●TCFG1寄存器：設定相應定時器為經(jīng)過分頻器出來的時鐘頻率的幾分頻。定時器工作頻率= PLCK/(TCFG0[7：0]或TCFG0[15：8]+1)/幾分頻。

　　●TCNTBn/TCMPBn寄存器：這兩個寄存器都只用到位[15:0]。TCNTBn中保存定時器的初始計數(shù)值，TCMPBn中保存比較值。它們的在啟動定時器時，被傳到定時器內(nèi)部寄存器TCNTn，TCMPn中。

　　●TCNTOn寄存器：n為0~4，內(nèi)部寄存器TCNTn在其工作時鐘下不斷減1計數(shù)，可以通過讀取TCNTOn寄存器得知其值。

　　●TCON寄存器：它的功能如下：第一次啟動定時器時，手動將TCNTBn/TCMPBn寄存器的值裝入內(nèi)部寄存器TCNTn，TCMPn中;啟動，停止定時器;決定在定時器計數(shù)到達0時是否自動裝入初值;決定定時器的管腳TOUTn的輸出電平是否反轉(zhuǎn)。

　　三、Watchdog定時器：其使用和PWM定時器很類此。

　　★PLCK 先經(jīng)過8位預分頻器后再被分成4種頻率(16/32/64/128分頻)。使用看門狗定時器的一個最主要目的當然是讓它給你看門了。程序正常執(zhí)行時，必須 不斷重新設置WTCNT寄存器使其不為0，這樣可以保證系統(tǒng)不被重啟，稱為“喂狗”;程序崩潰時不能按時“喂狗”，則計數(shù)值到達0后系統(tǒng)重啟，使得程序可 以重新正常運行。

　　★Watchdog存在的意義：開啟Watchdog之后程序必須定時向其反饋信息，這看似麻煩又耗資源，其實是很重要的行為， 是程序向硬件傳遞自身運行狀態(tài)的一種方法。如果程序運行良好則它應該可以在規(guī)定的時間間隔內(nèi)向Watchdog反饋信息，借此來說明程序運行正常;若程序 由于某個不當?shù)牟僮鞫M入死循環(huán)等，則無法向Watchdog反饋信息，Watchdog將發(fā)生記時超時，從而引起硬件重起。如果沒有Watchdog， 程序死掉就死掉了，只能等待用戶自己發(fā)現(xiàn)去吧。

　　★相關(guān)寄存器：

　　●WTCON寄存器：用于設置預分頻系數(shù)，選擇工作頻率，決定是否使能中斷，是否啟用WATDOG功能等。

　　●WTDAT寄存器：用以決定Watchdog定時器的超時周期，值自動寫入WTCNT。

　　●WTCNT寄存器：在啟動WATDOG定時器前，必須往這個寄存器寫入初始計數(shù)值，啟動定時器后，它做減1操作，當計數(shù)器值達到0時，如果中斷被使能的話，就發(fā)出中斷，如果Watchdog功能被使能的話就發(fā)出復位信號，裝載WTDAT寄存器的值并重新計數(shù)。

　　關(guān)鍵代碼解析：

　　★head.S頭文件來初始化，設置中斷模式、系統(tǒng)模式的棧，設置好中斷處理函數(shù)

　　.text

　　.global _start

　　_start:

　　@中斷向量表處理函數(shù)，只給出復位和普通中斷模式的處理函數(shù)，其它異常未使用

　　b Reset

　　......

　　@0x18: 中斷模式的向量地址

　　b HandleIRQ

　　@0x1c: 快中斷模式的向量地址

　　HandleFIQ:

　　b HandleFIQ

　　Reset: @復位處理

　　bl disable_watch_dog @關(guān)門喂狗

　　ldr sp,=0x4096 @clock初始化棧地址

　　bl clock_init @設置MPLL，改變FCLK、HCLK、PCLK

　　bl mem_control_setup @設置存儲控制器以使用SDRAM

　　bl copy_steppingstone_to_sdram @復制代碼到SDRAM中

　　ldr pc, =on_sdram @跳到SDRAM中繼續(xù)執(zhí)行

　　on_sdram:

　　msr cpsr_c, #0xd2 @進入中斷模式

　　ldr sp, =0x32000000 @設置中斷模式棧指針

　　msr cpsr_c, #0xdf @進入系統(tǒng)模式

　　ldr sp, =0x34000000 @設置系統(tǒng)模式棧指針

　　bl init_led @初始化LED

　　bl init_timer0 @初始化定時器0

　　bl enable_timer0 @使能定時器0

　　bl init_watchdog @初始化Watchdog

　　bl enable_watchdog @使能Watchdog

　　msr cpsr_c, #0x5f @設置I-bit=0，開IRQ中斷

　　ldr lr, =halt_loop @設置返回地址

　　ldr pc, =main @調(diào)用main函數(shù)

　　halt_loop:

　　b halt_loop

　　★init.c文件實現(xiàn)時鐘、GPIO、中斷及定時的初始化，主要代碼：

　　/*

　　* 時鐘初始化

　　*/

　　#define S3C2410_MPLL_200MHZ ((0x5c<<12)|(0x04<<4)|(0x00))

　　void init_clock(void)

　　{

　　CLKDIVN = 0x03; // FCLK:HCLK:PCLK=1:2:4, HDIVN=1,PDIVN=1

　　/* 如果HDIVN非0，CPU的總線模式應該從"fast bus mode"變?yōu)?quot;asynchronous bus mode"*/

　　__asm__(

　　"mrc p15, 0, r1, c1, c0, 0n" /* 讀出控制寄存器 */

　　"orr r1, r1, #0xc0000000n" /* 設置為"asynchronous bus mode" */

　　"mcr p15, 0, r1, c1, c0, 0n" /* 寫入控制寄存器 */

　　);

　　MPLLCON = S3C2410_MPLL_200MHZ; /* FCLK=200MHz，HCLK=100MHz，PCLK=50MHz */

　　}

　　/*

　　* 定時器0初始化

　　*/

　　void init_timer0(void)

　　{

　　TCFG0 = 99; // 預分頻器0 = 99

　　TCFG1 = 0x03; // 選擇16分頻

　　TCNTB0 = 31250; // 0.5秒鐘觸發(fā)一次中斷

　　TCON |= (1<<1); // 手動更新

　　TCON = 0x09; // 自動加載，清“手動更新”位，啟動定時器0

　　}

　　/*

　　* 定時器0中斷使能

　　*/

　　void enable_timer0(void)

　　{

　　INTMSK &= (~(1<<10)); // 定時器0中斷使能

　　}

　　/*

　　* Watchdog初始化

　　*/

　　void init_watchdog(void)

　　{

　　//Prescaler Value = 99;Division_factor = 16(Clock Select=16);Interrupt Generation = 0(不產(chǎn)生中斷);Reset = 1(開啟Reset Signal)

　　WTCON = 0x6381;

　　//設置寄存器WTDAT的值為0x8000,時間一定要大于Timer0的時間

　　WTDAT = 0x8000;

　　}

　　/*

　　* Watchdog使能

　　*/

　　void enable_watchdog(void)

　　{

　　WTCON|=1<<5;

　　}

　　★interrupt.c文件實現(xiàn)中斷的處理，主要代碼：

　　/*

　　* 定時器0中斷處理函數(shù)

　　*/

　　void Timer0_Handle(void)

　　{

　　//喂狗

　　WTCNT=0x8000;

　　//每次中斷令4個LED改變狀態(tài)

　　if(INTOFFSET == 10)

　　GPFDAT = ~(GPFDAT & (0xf << 4));

　　//清中斷

　　SRCPND = 1 << INTOFFSET;

　　INTPND = INTPND;

　　}